Приведенная толщина металла при лазерной резке: зачем нужна и как рассчитывается

24.11.2025

Время на чтение минут

Автор:
Пресс-центр ООО "Технологии приборостроения"

При проектировании металлоконструкций, особенно несущих и подвергающихся высокой температуре или риску пожара, важно верно оценивать, насколько устойчивым будет металл к нагреву и потере несущей способности. Один из ключевых параметров в этой связи — приведенная толщина металла (ПТМ). Этот показатель позволяет инженеру сравнивать различные профили и конструкции, понимать, сколько тепла способен принять и выдержать элемент, и на основании этого выбирать защитные меры или определять пределы эксплуатации.

В статье рассмотрим, что такое приведенная толщина металла, для каких целей она нужна, как ее рассчитывать, какие есть нюансы и как применять на практике.

Содержание

• Что такое приведенная толщина металла
• Зачем нужно знать приведенную толщину металла
• Формула и способ расчета
• Влияние приведенной толщины металла на огнезащиту
• Приведенная толщина и типы профилей
• Двутавры и швеллеры
• Квадратные и прямоугольные трубы
• Круглые трубы
• Листовой металл и пластины
• Нюансы расчета приведенной толщины металла
• Не весь периметр нагревается одинаково
• Разные стороны могут нагреваться по-разному
• Применение теплоизоляции
• Сложные профили требуют аккуратных геометрических расчетов
• Различные нормативы подразумевают слегка отличающиеся подходы
• Типичные значения приведенной толщины
• Как применять приведенную толщину в проектировании
• Заключение

Что такое приведенная толщина металла

Приведенная толщина металла — это расчетный параметр, отражающий отношение площади поперечного сечения металлического элемента конструкции к тому периметру его поверхности, который подвержен нагреву или воздействию. Иными словами, если взять сечение элемента (в мм²) и разделить на обогреваемый (или подвергающийся нагрузке) периметр (в мм), получим значение в миллиметрах, которое и называется ПТМ.

Этот параметр важен, поскольку при воздействии тепла или нагрузки существенно значение имеет не просто толщина стенки, а то, сколько металла в элементе участвует в несущей функции и сколько поверхности подвергается воздействию. Чем больше площадь сечения при данном нагреваемом периметре, тем устойчивее элемент к нагреву или деформации.

В ходе строительных и инженерных работ ПТМ активно используется при расчетах огнезащиты металлоконструкций. Именно на основании нее определяют толщину защитного покрытия, требуемый предел огнестойкости и другие параметры. При этом сам металл при пожаре физически не горит, но его механические характеристики под действием высокой температуры быстро падают, и ПТМ позволяет количественно оценить эту способность конструкции сопротивляться.

Зачем нужно знать приведенную толщину металла

Понимание и расчет приведенной толщины металла важны по нескольким причинам.

• Во-первых, из-за необходимости расчета огнезащиты. Так, при проектировании строительных конструкций нужно знать, сколько времени элемент выдержит до потери несущей способности при пожаре. ПТМ входит в формулы и таблицы, по которым рассчитывается необходимая толщина огнезащитного слоя.
• Во-вторых, из-за важности сравнения разных профилей и конструкций. Допустим, нужно выбрать между двутавром, швеллером и прямоугольной трубой. Простой показатель толщины стенки не даст полной картины, а ПТМ позволит понять, какой профиль будет устойчивее именно к термическому воздействию или перегреву.
• В-третьих, расчет приведенной толщины нужен для обеспечения безопасности, надежности и долговечности конструкции. Если подразумевается, что элемент будет подвергаться нагрузкам при повышенной температуре, либо он расположен в зоне риска (близко к источнику огня, в туннеле, на промышленном объекте), без верного расчета ПТМ есть риск недооценить состояние конструкции.
• В-четвертых, по причине необходимости оптимизации затрат. Зная ПТМ, можно эффективно подобрать защитные материалы и технологию изготовления. Увеличивать толщину стены необязательно, может оказаться эффективнее взять профиль с лучшим отношением площади к периметру или покрытие с меньшей толщиной.
• Наконец, применение ПТМ помогает обеспечить соответствие нормам, стандартам и правилам пожарной безопасности или технической эксплуатации. Многие нормативы требуют, чтобы конструкции имели ПТМ не ниже заданной величины, либо чтобы защитные слои рассчитывались с учетом этой величины.

Все эти причины показывают, что приведенная толщина металла — не формальный параметр, а практический инструмент, позволяющий оценить поведение конструкции в реальных условиях эксплуатации. Правильно рассчитанное значение помогает не только обеспечить требуемый уровень безопасности, но и рационально подойти к выбору профилей, материалов и защитных систем.

В итоге инженер получает возможность проектировать более надежные, устойчивые к нагреву и экономически эффективные конструкции, избегая как избыточных затрат, так и рисков, которые связаны с недооценкой термического воздействия.

Формула и способ расчета

Классическая формула для расчета приведенной толщины металла выглядит следующим образом: ПТМ = S / P, где S — площадь поперечного сечения металлической конструкции (мм²), а P — периметр обогреваемой поверхности (мм). Чем больше площадь сечения и чем меньше нагреваемый периметр, тем выше ПТМ, и тем лучше элемент будет себя вести при нагреве или нагрузке.

При расчете важно точно определить, какая часть периметра считается обогреваемой. Это зависит от расположения элемента, примыканий к другим конструкциям, наличия теплоизоляции, условий доступа тепла и прочего. Погрешности в определении периметра могут значительно изменить значение ПТМ, особенно для профилей сложного сечения.

Если взять двутавр с заданными размерами сечения и известным периметром обогрева, можно рассчитать его ПТМ и посмотреть, насколько хорошо он будет выдерживать термическое воздействие по сравнению с другим профилем.

Влияние приведенной толщины металла на огнезащиту

Одной из ключевых сфер применения ПТМ является расчет огнезащиты стальных конструкций. При пожаре сталь не разрушается мгновенно, но ее механические свойства начинают резко падать уже при температурах 450—600 °C. Снижается предел текучести, уменьшается модуль упругости, металл теряет способность воспринимать нагрузку. Здесь и вступает в игру приведенная толщина.

• Чем выше ПТМ, тем больше тепловая масса элемента. Он медленнее прогревается и дольше сохраняет несущую способность.
• Чем ниже ПТМ, тем быстрее элемент нагревается. Такой профиль требует более интенсивной защиты — толстого слоя огнезащитного покрытия или использования материала иной категории.

Все огнезащитные составы — краски, штукатурки, минераловатные плиты и др. — рассчитываются с учетом ПТМ. Производители обычно приводят таблицы. К примеру, для обеспечения огнестойкости R120 для конструкций с ПТМ 8 мм требуется слой краски 2,2 мм, а для ПТМ 25 мм достаточно 0,9 мм. Разница очевидна: один и тот же профиль при разных условиях нагреваемого периметра может нуждаться в совершенно разных уровнях защиты.

Приведенная толщина и типы профилей

Каждый тип проката имеет свои особенности, влияющие на величину ПТМ. Даже при одинаковой толщине стенки разные профили будут иметь отличающиеся показатели, поскольку площадь сечения и периметр нагрева распределяются по-разному.

Двутавры и швеллеры

У таких профилей довольно большая площадь поперечного сечения и относительно умеренный нагреваемый периметр. В связи с этим ПТМ у них средняя или высокая. Именно поэтому двутавры широко применяются в строительстве — они лучше сопротивляются нагреву, чем тонкостенные профили.

Квадратные и прямоугольные трубы

Эти профили характеризуются большой нагреваемой поверхностью, особенно если трубная стенка тонкая. Площадь сечения при этом относительно небольшая. В результате ПТМ часто ниже, чем у двутавров, поэтому при одинаковом требуемом классе огнестойкости трубчатые колонны нуждаются в более серьезной защите.

Круглые трубы

Благодаря равномерному распределению металла и равномерному периметру нагрева ПТМ таких элементов может быть выше, чем у прямоугольных труб, но все же ниже, чем у массивных профилей. Часто круглые колонны требуют умеренной огнезащиты.

Листовой металл и пластины

Здесь приведенная толщина равна приблизительно половине толщины листа, так как при нагреве воздействию подвергается вся поверхность. Это означает, что листы — крайне чувствительный к нагреву материал, и для них всегда требуется защита при эксплуатации в условиях высокой температуры.

Нюансы расчета приведенной толщины металла

Расчет ПТМ кажется простым, однако на практике встречается множество нюансов.

Не весь периметр нагревается одинаково

Если элемент примыкает одной из сторон к другому элементу или бетонной оболочке, часть периметра исключается из расчета воздействия. Иногда исключение достигает 20—50 % поверхности.

Разные стороны могут нагреваться по-разному

Например, балка перекрытия, расположенная под ним, нагревается только снизу и с боков. Верхняя полка, закрытая плитой, не участвует в нагреве.

Применение теплоизоляции

Если конструкция частично закрыта теплоизоляцией или отделкой, нагрев может быть асимметричным, что влияет на расчеты.

Сложные профили требуют аккуратных геометрических расчетов

У перфорированных балок, гофрированных листов, сварных коробчатых секций определение площади сечения и нагреваемого периметра значительно сложнее, чем у обычных двутавров и труб.

Различные нормативы подразумевают слегка отличающиеся подходы

Некоторые системы требуют учитывать коэффициенты формы, коэффициенты влияния апертур, поправки на ребра жесткости и т. д.

Типичные значения приведенной толщины

Хотя каждый проект требует индивидуального расчета, можно привести примерные диапазоны значений ПТМ для разных типов профилей.

• Двутавр №20—40: 10—18 мм.
• Швеллер №12—30: 7—14 мм.
• Прямоугольная труба 120×80×5: 4—6 мм.
• Квадратная труба 100×100×4: 3,5—5 мм.
• Круглая труба Ø159×5: 5—7 мм.
• Лист 8 мм: приведенная толщина ≈ 4 мм.

Важно понимать, что эти значения — лишь ориентиры. Реальные величины зависят от условий нагрева и контактирования.

Как применять приведенную толщину в проектировании

Первое и главное назначение ПТМ — определение толщины огнезащиты. Чем меньше значение ПТМ, тем толще покрытие и тем выше расход материалов.

Иногда повышение ПТМ достигается не наращиванием толщины стенки, а выбором иного профиля. Так, замена тонкостенной трубы на двутавр с той же массой металла может существенно улучшить огнестойкость конструкции.

Правильно подобрав тип профиля, можно минимизировать затраты на огнезащиту — тонкие профили могут потребовать настолько толстых покрытий, что рациональнее использовать более массивный элемент.

Конструкция с низкой ПТМ требует дополнительного внимания не только в части обеспечения пожарной безопасности, но и при эксплуатации в условиях повышенной температуры — около печей, дымоходов, тепловых агрегатов.

Заключение

Приведенная толщина металла — важнейший инженерный показатель, который помогает объективно оценивать устойчивость металлических конструкций к нагреву и термическим нагрузкам. Она отражает реальное соотношение между массой металла, участвующей в восприятии нагрузки, и поверхностью, на которую воздействует огонь или тепло.

Чем выше приведенная толщина, тем медленнее прогревается конструкция и тем устойчивее она ведет себя в условиях повышенных температур. Именно поэтому ПТМ является основой для расчетов огнезащиты, сравнения различных профилей, выбора оптимальных конструктивных решений.

Грамотное использование этого показателя позволяет создавать более надежные, долговечные и экономически эффективные металлоконструкции, оптимизируя как расход металла, так и затраты на огнезащиту.